JP2006269179A - ディスプレイ基板の固定方法、ディスプレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面基板と背面基板とを接着する接着性能が良好であり、該シール材から発生する有機揮発性成分のセル内への侵入が防止されており、ＰＤＰにおいてはセル内のプラズマによるシール材の劣化が防止されたディスプレイ基板の固定方法、ディスプレイ並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】ディスプレイ１０の背面基板１８と表面基板１６の周囲を封止する基板を封止・固定するディスプレイ基板の固定方法であって、背面基板１８又は表面基板１６の端部近傍に反応硬化性シール材１２を配設するシール材配設工程、シール材の内側にバリア性シール材１４を配設するバリア性シール材配設工程、背面基板１８と表面基板１６とを圧着する圧着工程及びシール材１２を反応硬化させて背面基板１８と表面基板１６とを接着固定する硬化工程とを有するディスプレイ基板の固定方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）やフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等フラットパネルディスプレイにおいて画像形成を行う多数のセルを形成した表面基板と背面基板の固定方法、ディスプレイ並びにその製造方法に関するものである。

ＰＤＰは、２枚の基板、即ち表面基板と背面基板の間に蛍光材を有するセル（素子）を形成し、このセルに電界をかけてプラズマ発光させて画像表示を行うものである。セル内は効率的に発光を行わせるために減圧状態とすると共に特殊なガスが封入され、この雰囲気を長年にわたって維持するために２枚の基板の周縁端部はシール材により封止される。シール材としては従来低融点ガラスが使用されていたが、このような従来の技術によれば、封止工程において低融点ガラスを溶融させる必要があり、また封止後には基板ガラスが割れないように徐々に冷却する必要があって、ＰＤＰの製造は長時間を要するものであった。そのためにディスプレイの大型化に伴って封止に使用する装置も大型化し、製造における消費エネルギーも大きいものであり、改善が求められていた。

係る問題を解決する技術として表面基板と背面基板の周囲端部位置に接着剤や樹脂を使用して封止する技術が公知である（特許文献１、２）。

特許文献１に開示された技術は、シール材としてエポキシ樹脂又はポリビニルブチラールを使用するものであり、特許文献２に開示された技術はシール材として無機微粒子を含むエポキシ樹脂を使用するものである。
特開２００１−２８２４０号公報 特開２００３−１８３６２４号公報

しかし、上記特許文献１、２において使用されるエポキシ樹脂は、従来技術において使用される低融点ガラスと比較して有機揮発性成分を多く含有するものであり、係る有機揮発性成分は、いわゆるアウトガスとして所定の圧力とガス組成に調整されたセル内に侵入し、画像の特性の低下を招く場合がある。また使用状態において、ＰＤＰにおいてはセル内にプラズマが発生し、係るプラズマがシール材に到達して硬化エポキシ樹脂を劣化させるためにディスプレイの耐久性が十分ではなく、改善が求められるものである。

本発明は、上記の公知技術の課題に鑑みて、表面基板と背面基板とを接着する接着性能が良好であり、反応硬化性シール材を使用した場合に該シール材から発生する有機揮発性成分のセル内への侵入が防止されており、ＰＤＰにおいてはセル内のプラズマによるシール材の劣化が防止されたディスプレイ基板の固定方法、ディスプレイ並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ディスプレイの背面基板と表面基板の周囲を封止する基板を封止・固定するディスプレイ基板の固定方法であって、
前記背面基板又は表面基板の周縁端部近傍に反応硬化性のシール材を配設するシール材配設工程、前記シール材の内側にアウトガス発生量の少ない材料からなるバリア性シール材を配設するバリア性シール材配設工程、前記背面基板と表面基板とを圧着する圧着工程及び前記シール材を反応硬化させて前記背面基板と表面基板とを接着固定する硬化工程とを有することを特徴とする。

係る構成のディスプレイ基板の固定方法は、反応硬化性シール材を使用するために表面基板と背面基板とを接着する接着性能が良好であり、しかも該シール材から発生する有機揮発性成分のセル内への侵入が防止されており、ＰＤＰにおいてはセル内のプラズマによるシール材の劣化が防止されたディスプレイを形成するものである。

係る構成のディスプレイ基板の固定方法によれば、アウトガスの発生量の多いシール材も使用可能となり、反応硬化性シール材の選択範囲を広く設定することができるという特徴を有する。シール材配設工程とバリア性シール材配設工程は、どちらが先であってもよい。

上記のディスプレイ基板の固定方法においては、前記反応硬化性のシール材構成材料が、硬化後の曲げ弾性率が１０〜１０００ＭＰａとなる反応硬化性のシール材であることが好ましい。

反応硬化性シール材の硬化後の曲げ弾性率が１０ＭＰａ未満の場合には、柔らかすぎて表面基板と背面基板の間にせん剪断応力が存在すると長期の使用において２枚の基板間にずれが発生するおそれがあり、またディスプレイの使用中、作動により発生する熱によってシール特性が低下する場合もある。シール材の硬化後の曲げ弾性率が１０００ＭＰａを超える場合には硬すぎて使用時に発生する熱によるガラス製の表裏の基板の間に発生する応力を吸収することができず、ガラス製の基板が破損する場合が生じる。即ち、本発明のシール材は、シール材に求められる必要な接着性を付与しつつ硬化後における硬さと可とう性のバランスを調整したものである。

上記のディスプレイ基板の固定方法においては、前記反応硬化性シール材構成材料が、エポキシ当量が１５０〜２０００のエポキシ樹脂を含む反応性エポキシ樹脂組成物であることが好ましい。

エポキシ樹脂はガラス基板などの基板構成材料との接着性に優れた反応硬化性材料である。反応性エポキシ樹脂組成物を構成するエポキシ樹脂の平均エポキシ当量（エポキシ樹脂の平均分子量／１分子当たりの平均エポキシ基数）が１５０未満の場合には硬化後のシール材が硬くなりすぎて硬化収縮も大きく、ガラス基板に応力がかかり、好ましくない。平均エポキシ当量が２０００を超えると耐熱性が低下し、ガス透過性も高くなってシール材料として好ましくないものであり、触媒、硬化剤、添加剤などの硬化反応後にエポキシ樹脂に残留する低分子量成分の揮発を抑制する効果が乏しくなり、アウトガス量が多くなるという問題も有する。

上記のディスプレイ基板の固定方法においては、前記バリア性シール材構成材料がシリコンゴム又はフッ素ゴムであることが好ましい。

係る構成により、エポキシ樹脂などのシール材から発生するアウトガスがセル内に侵入することがより効果的に防止され、シール材がプラズマ環境からより効果的に保護される。

本発明のディスプレイは、セルが形成された背面基板の表面側に表面基板が周囲を封止、固定されたディスプレイであり、外側周縁端部近傍に曲げ弾性率が１０〜１０００ＭＰａとなるシール材が、前記シール材の内側にアウトガス発生量の少ない材料からなるバリア性シール材が配設されたものであることを特徴とする。

係る構成のディスプレイは、２枚の基板が簡便かつエネルギー消費を小さく封止されており、しかも表面基板と背面基板とを接着する接着性能が良好であり、長期の使用において表面基板と背面基板の間にズレが生じず、ディスプレイの使用中、作動により発生する熱によってシール特性が低下することがない耐熱性を有し、シール材構成樹脂の硬化に基づく基板への歪や基板との剥離を生じず、しかもディスプレイの作動や停止などによる温度変化に基づく基板の膨張、収縮による歪を吸収してガラス基板の破損やシール材の剥離を生じない性能を有するものである。またシール材の内側（セル側）にバリア性シール材が設けられていることにより、シール材から発生しうるアウトガスによるセル内の雰囲気の変化が抑制されたものであると同時に、シール材が内部のプラズマ環境から保護され、より耐久性に優れたディスプレイでもある。

本発明のディスプレイの製造方法は、セルが形成された背面基板の表面側に表面基板を、周囲を封止して固定するディスプレイの製造方法であって、
前記背面基板又は表面基板の周縁端部近傍に硬化後の曲げ弾性率が１０〜１０００ＭＰａとなる反応硬化性のシール材を配設するシール材配設工程、前記シール材の内側にアウトガス発生量の少ない材料からなるバリア性シール材を配設するバリア性シール材配設工程、前記背面基板と表面基板とを圧着する圧着工程及び前記シール材を反応硬化させて前記背面基板と表面基板とを接着固定する硬化工程とを有することを特徴とする。

係る構成のディスプレイの製造方法により、２枚の基板が簡便かつエネルギー消費を小さく封止されており、しかも表面基板と背面基板とを接着する接着性能が良好であり、長期の使用において表面基板と背面基板の間にズレが生じず、ディスプレイの使用中、作動により発生する熱によってシール特性が低下することがない耐熱性を有し、シール材構成樹脂の硬化に基づく基板への歪や基板との剥離を生じず、しかもディスプレイの作動や停止などによる温度変化に基づく基板の膨張、収縮による歪を吸収してガラス基板の破損やシール材の剥離を生じない性能を有するディスプレイを製造することができる。係る製造方法によれば、またシール材の内側（セル側）にバリア性シール材が設けられていることにより、シール材から発生しうるアウトガスによるセル内の雰囲気の変化が抑制されたものであるので、反応硬化性シール材の選択の自由度が高くなる。さらにシール材が内部のプラズマ環境から保護され、より耐久性に優れたディスプレイが製造可能である。

本発明の反応硬化性シール材を構成する材料としては、公知の反応硬化性樹脂材料を使用することができ、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が例示される。これらの樹脂は、加熱や触媒による反応、紫外線や電子線照射等により反応硬化する材料を使用する。

本発明における反応硬化性のシール材としては上述のように反応硬化性のエポキシ樹脂組成物の使用が好ましい。該組成物を構成するエポキシ樹脂は公知のエポキシ樹脂を使用することができる。エポキシ樹脂は硬化剤や必要に応じて添加するその他の成分と混合して硬化性組成物として封止に供する。エポキシ樹脂としては、具体的には、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂やこれらのウレタン変性体、シリコーン変性体、アクリル変性体などの弾性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂が例示される。

エポキシ樹脂の硬化剤としては公知のエポキシ樹脂の硬化剤を特に限定なく使用することができ、具体的には脂肪族ポリアミノ化合物、芳香族ポリアミノ化合物、酸無水物、フェノール樹脂などが例示される。

反応硬化性のエポキシ樹脂組成物に添加する触媒としては公知のエポキシ樹脂の反応触媒が特に限定なく使用することが可能であり、具体的にはイミダゾール化合物、第３級アミンなどが例示される。

反応硬化性シール材とするエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、合成ゴムなどのゴム材料、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーやポリアミド熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、流動性調整剤、シリカやアルミナ等の無機充填剤、シランカップリング剤などが例示される。エポキシ樹脂の平均エポキシ当量は、他の成分を含有する場合、硬化剤と触媒を除いて計算する。

バリア性シール材としては、アウトガスの発生が小さく、外側に位置するシール材のエポキシ樹脂から発生するアウトガスのセル内への侵入を防止するガス透過性の小さい材料は限定なく使用することができる。上述のようにフッ素ゴム又はシリコンゴムの使用が好ましい。これらのバリア性シール材は、シール材と同様に反応性組成物を供給して封止と同時に反応硬化させてもよく、予め反応硬化させて封止に供してもよい。予め反応硬化させたバリア性シール材とする場合には、バリア性シール材はゴム状弾性を有するものを使用し、最終的な表面基板と背面基板間隔よりも厚い成形体として供給し、弾接によりシールを行う構成としてもよい。

図１は、本発明により封止したＰＤＰの封止材の配置を示した平面図である。図１のＡ−Ａ部分断面図を図２に示した。ＰＤＰは一般的にはガラス基板である背面基板１８と表面基板１６とがシール材にて外周端縁部を貼着・固定された構造を有する。本発明のディスプレイ基板の固定方法においては、基板の周縁端部に反応性エポキシ樹脂組成物などの反応硬化性のシール材１２が配設され、シール材１２の内側にバリア性シール材１４が配設されて、表面基板と背面基板の外周がシールされている。セルの形状などは図示していない。シール材１２とバリア性シール材１４の間には空隙が形成されているが、特に空隙を設ける必要はない。シール材１２、バリア性シール材１４の配設位置は基板の端部側であるほど好ましい。またその幅は所定のシール効果が得られればよく、特に限定されず、狭いほど好ましい。

シール材１２並びにバリア性シール材１４は、表面基板１６に配設して背面基板１８との接合に供してもよく、背面基板１８に配設して表面基板１６との接合に供してもよいが、背面基板１８の上にセルを形成し、その上に表面基板１６を供給して圧着し、シール材を反応硬化させて接着固定するのが一般的であり、セルを形成した背面基板１８の周縁端部に双方を配設し、表面基板１６を供給して接着固定することが好ましい。

反応硬化性のシール材を配設するシール材配設工程としては、以下のような方法が例示される。
１）液状の反応硬化性シール材形成用組成物をディスペンサーにて表面基板又は背面基板の周縁端部に枠状に描画するように供給する。流動性の高い材料は、チクソトロピー性付与剤や増粘剤等の流動性調整剤を添加して粘度を調整して使用する。
２）約０．１〜０．２ｍｍの厚さのスペーサーをシール材配設位置に設置し、該スペーサーの両面に液状の反応硬化性シール材形成用組成物を塗布した後に表面基板と背面基板を貼り合わせる。

またバリア性シール材を配設するバリア性シール材配設工程としては、以下のような方法が例示される。
１）バリア性シール材を所定形状の枠体に予備成形し、配設する。
２）バリア性シール材を断面が矩形や円形などのリボン状に成形し、所定位置に枠状に配設する。１）、２）の場合には、バリア性シール材は反応硬化しており、基板とは接着せず、弾接ないし圧接によるシールが行われる。
３）流動性の反応性組成物の状態でディスペンサー等により所定位置に枠状に供給、配設し、シール材と共に反応硬化させる。

シール材１２並びにバリア性シール材１４にてシールされた構成を有する一般的なＰＤＰなどのフラットパネルディスプレイの製造工程は以下の通りである。
１）背面基板にセルを形成する。
２）背面基板の外周縁端部にシール材１２とバリア性シール材１４とを配設する（シール材配設工程、バリア性シール材配設工程）。
３）表面基板を供給して背面基板に圧着する（圧着工程）。圧着工程は、表面基板と背面基板の間を減圧状態にして両基板の外面にかかる大気圧を利用して圧着する方法（減圧法）や両基板をプレスにて圧着する方法（プレス法）などにより行うことができる。
減圧工程は、表面基板と背面基板が離隔した状態で行ってもよく、シール材とバリアシール材に孔を形成して表面基板と背面基板とを合わせた状態で行ってもよい。
４）加熱などにより反応性エポキシ樹脂組成物などの反応硬化性シール材を反応硬化させて表面基板と背面基板とを接着固定する（硬化工程）。

圧着工程ないし硬化工程に次いでセル内に所定の組成を有するガスにて所定の圧力となるように供給するガス置換工程が設けられる。ＦＥＤも同様な工程にて製造することができる。圧着工程やガス置換工程にて表面基板と背面基板の間の雰囲気を調整するために、シール材とバリア性シール材には切欠きを設けることは好ましい態様であり、この切欠きは最終的には封止される。ガス置換工程は、表面基板と背面基板をプレス法による圧着工程を行ったときは切欠きを利用して内部を真空とした後に所定組成のガスを所定圧力となるように供給することにより行われ、減圧法により圧着工程を行った場合には、硬化工程後に単に所定組成のガスを所定圧力となるように供給することにより行われる。また減圧法による場合であって、所定組成のガスにて所定圧力に調整した後に圧着する場合には切欠きが不要である。

ディスプレイにおける表裏基板の間のシール材並びにバリア性シール材の配置を例示した平面図 図１に例示したＰＤＰのＡ−Ａ部分断面図

符号の説明

１０ ディスプレイ
１２ シール材
１４ バリア性シール材
１６ 表面基板
１８ 背面基板

Claims (6)

1. ディスプレイの背面基板と表面基板の周囲を封止する基板を封止・固定するディスプレイ基板の固定方法であって、
   前記背面基板又は表面基板の周縁端部近傍に反応硬化性のシール材を配設するシール材配設工程、前記シール材の内側にアウトガス発生量の少ない材料からなるバリア性シール材を配設するバリア性シール材配設工程、前記背面基板と表面基板とを圧着する圧着工程及び前記シール材を反応硬化させて前記背面基板と表面基板とを接着固定する硬化工程とを有するディスプレイ基板の固定方法。
2. 前記反応硬化性のシール材構成材料が、硬化後の曲げ弾性率が１０〜１０００ＭＰａとなる反応硬化性のシール材である請求項１に記載のディスプレイ基板の固定方法。
3. 前記反応硬化性のシール材構成材料が、エポキシ当量が１５０〜２０００のエポキシ樹脂を含む反応性エポキシ樹脂組成物であることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイ基板の固定方法。
4. 前記バリア性シール材構成材料がシリコンゴム又はフッ素ゴムである請求項１〜３のいずれかに記載のディスプレイ基板の固定方法。
5. セルが形成された背面基板の表面側に表面基板が周囲を封止、固定されたディスプレイであり、外側周縁端部近傍に曲げ弾性率が１０〜１０００ＭＰａとなるシール材が、前記シール材の内側にアウトガス発生量の少ない材料からなるバリア性シール材が配設されたものであるディスプレイ。
6. セルが形成された背面基板の表面側に表面基板を、周囲を封止して固定するディスプレイの製造方法であって、
   前記背面基板又は表面基板の周縁端部近傍に硬化後の曲げ弾性率が１０〜１０００ＭＰａとなる反応硬化性のシール材を配設するシール材配設工程、前記シール材の内側にアウトガス発生量の少ない材料からなるバリア性シール材を配設するバリア性シール材配設工程、前記背面基板と表面基板とを圧着する圧着工程及び前記シール材を反応硬化させて前記背面基板と表面基板とを接着固定する硬化工程とを有するディスプレイの製造方法。

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